全 文 ：·４６ · 天 津 师 范 大 学 学 报 （自然科学版） ２０１０年１０月
文章编号：１６７１－１１１４（２０１０）０４－００４６－０４
珍珠梅和榆叶梅茎直径微变化及其原因
刘志宏，李清芳，马成仓，张建华
（天津师范大学 生命科学学院，天津３００３８７）
摘 要：晴好天气下，测定２种蔷薇科植物珍珠梅（Ｓｏｒｂａｒｉａ ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａ Ａ．Ｂｒ）和榆叶梅（Ｐｒｕｎｕｓ ｔｒｉｌｏｂａ Ｌｉｎｄｌ．）茎
直径、木质部直径、韧皮部直径、木质部含水量、叶水分亏缺和蒸腾速率日变化．结果表明，珍珠梅和榆叶梅茎直径
呈现白天收缩，傍晚、夜间恢复或者膨胀的变化过程．珍珠梅和榆叶梅木质部直径变化趋势与茎直径变化趋势一
致，而韧皮部直径无明显变化；相关分析表明木质部直径变化与茎直径变化呈现极显著正相关，说明木质部直径的
变化是引起茎直径变化的主要原因．珍珠梅和榆叶梅木质部含水量与其木质部直径呈现极显著正相关；茎直径与
叶水分亏缺呈现极显著负相关性，与水分代谢有密切关系．说明珍珠梅和榆叶梅的茎直径变化是由体内水分平衡
决定的．
关键词：珍珠梅；榆叶梅；茎直径微变化；原因
中图分类号：Ｏ７７＋１ 文献标识码：Ａ
Ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ Ｓｏｒｂａｒｉａ ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａ ａｎｄ
Ｐｒｕｎｕｓ ｔｒｉｌｏｂａ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ
ＬＩＵ Ｚｈｉｈｏｎｇ，ＬＩ Ｑｉｎｇｆａｎｇ，ＭＡ Ｃｈｅｎｇｃａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎｈｕａ
（Ｃｏｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｉｕｒｎａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｘｙｌｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｐｈｌｏｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｘｙ－
ｌｅｍ，ｌｅａｆ ｗａｔｅｒ ｄｅｆｉｃｉｔ ａｎｄ ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ Ｓｏｒｂａｒｉａ ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａ ａｎｄ Ｐｒｕｎｕｓ ｔｒｉｌｏｂａ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｏｎ ｓｕｎｎｙ
ｄａｙｓ．Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅｓｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ
ｐｌａｎｔ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｓ．ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａａｎｄ Ｐ．ｔｒｉｌｏｂａｓｈｒａｎｋ ｉｎ ｄａｙｔｉｍｅ
ａｎｄ ｒｅｔｕｒｎｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｉｚｅ ａｔ ｎｉｇｈｔ．Ｔｈｅ ｘｙｌｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｔｓ ａｌｓｏ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｒｅｎｄ，ｂｕｔ ｔｈｅ
ｐｈｌｏｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ｈａｄ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｈａｎｇｅ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｓｈｏｗｅｄ
ａ ｈｉｇｈｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｘｙｌｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｃｈａｎｇｅ，ｓｏ ｔｈｅ ｘｙｌｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｃｈａｎｇｅ ｐｌａｙｅｄ ａ ｍａｉｎ
ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｃｈａｎｇｅｓ．Ｔｈｅ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ Ｓ．ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａａｎｄ Ｐ．ｔｒｉｌｏｂａｈａｄ ａ ｈｉｇｈｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｎｅｇａ－
ｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｅａｆ ｗａｔｅｒ ｄｅｆｉｃｉｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｈａｄ ａ ｃｌｏｓｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｔｏ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｍｅ－
ｔａｂｏｌｉｓｍ．Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ Ｓ．ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａａｎｄ Ｐ．ｔｒｉｌｏｂａ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ
ｂｙ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｂａｌａｎｃｅ ｏｆ ｐｌａｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｏｒｂａｒｉａ ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａ；Ｐｒｕｎｕｓ ｔｒｉｌｏｂａ；ｍｉｃｒｏ－ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ；ｃａｕｓｅｓ
收稿日期：２０１０－０１－０４
基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目（２００７ＣＢ１０６８０２）；天津师范大学引进人才科研启动金资助项目
第一作者：刘志宏（１９８５—），女，在读硕士研究生，主要从事生态学研究．
通讯作者：李清芳（１９６１—），女，副教授，主要从事植物营养生理生态研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｍａｃｈｅｎｇｃａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
近年来，通过茎直径变化反映植株水分状况已
经成为植物生理生态研究的新方法［１－５］．茎直径早
期的研究主要集中在茎直径变化与植株水分状况的
关系上，进而转向对茎直径变化机理的理解［６，７］．而
对茎的哪个部位引起茎直径变化这一问题的理解一
直存在很大分歧．有的人认为茎直径的收缩是因为
植株动用了韧皮部和外层木质部导管中的水分以满
足根系吸水和大气蒸发失水之间的差距所致［８］．而
另一些人则认为茎杆直径的日变化是由于木质部的
收缩而致，而韧皮部在其中所起的作用是很小的，木
质部导管的形变是引起茎直径变化的主要原因［９］．
Ｍｏｌｚ等［１０］则发现，水分胁迫下木质部径向弹性变
第３０卷 第４期
２０１０年１０月
天 津 师 范 大 学 学 报 （自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．４
Ｏｃｔ．２０１０
第３０卷 第４期 刘志宏，等：珍珠梅和榆叶梅茎直径微变化及其原因 ·４７ ·
化可以忽略不计，变化归因于韧皮部及其相关组织
内活细胞的失水．本研究测定２种蔷薇科植物珍珠
梅和榆叶梅的茎直径日变化、木质部和韧皮部直径
日变化、木质部含水量日变化、相应茎段上部叶含水
量和水分蒸腾日变化，分析它们之间的关系．目的是
弄清楚茎直径变化主要由哪些部分引起，以及探讨
引起这些变化的原因．
１ 材料与方法
１．１ 研究区自然概况
实验地位于天津市西青区天津师范大学校园内
（北纬３８°５１′至３９°５１′，东经１１６°５１′至１１７°２０′）．天
津市属于暖温带半湿润大陆性季风气候区，主要气
候特征是：四季分明，春季多风，干旱少雨；夏季炎
热，雨水集中；秋季气爽，冷暖适中；冬季寒冷，干燥
少雪．全年平均气温１１．６℃，全年无霜期２０３ｄ，年
际变化不大．年平均降水量为５２０～６６０ｍｍ，降水
日数为６３～７０ｄ．日照时间较长，年日照时数为
２ ５００至２ ９００ｈ．
１．２ 研究材料
选取蔷薇科的２种植物珍珠梅（Ｓｏｒｂａｒｉａ ｓｏｒｂｉ－
ｆｏｌｉａ Ａ．Ｂｒ．）和榆叶梅（Ｐｒｕｎｕｓ ｔｒｉｌｏｂａ Ｌｉｎｄｌ．）作
为研究对象．珍珠梅和榆叶梅是中国北方园林和庭
院中常见的观赏灌木，具有较高的观赏价值和生态
效益，与人们的生活密切相关．
１．３ 研究方法
实验于７月份典型的晴天进行．选取生长良好、
立地条件基本一致的珍珠梅和榆叶梅各３株，分别
取固定位置做标记，在６：００—２２：００时段内使用游
标卡尺（精度为１０μｍ）每隔１ｈ测量此位置的直径
并且记录数据．同时选取同样直径的另１枝茎去除
树皮，测量木质部直径，并计算韧皮部直径．考虑到
不同茎段之间的直径差异可能淹没茎直径的日变
化，所以在３株变化趋势一致的前提下，以其中１个
为基础报道直径变化数据，其他数据报道３株
平均值．
在测量茎直径的同时选取同样直径、长势均匀
的植株茎杆，去除树皮，将木质部装入保鲜袋内带回
实验室，称量鲜重，于１０５ ℃下杀青０．５ｈ，然后
８０℃烘干至恒重，称重，计算其含水量．选取成熟叶
片，带回实验室测定饱和含水量和含水量（烘干法），
计算水分饱和亏缺日变化；用Ｌｉ－６４００便携式光合
作用系统（ＬＩ－ＣＯＲ，ＵＳＡ）从８：００—１８：００测定蒸
腾速率日进程并记录环境因子（图１）．
图１ 实验期间环境因子的日进程
Ｆｉｇ．１ Ｄａｉｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｄｕｒｉｎｇ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
１．４ 数据处理
利用Ｅｘｃｅｌ２００３和ＳＰＳＳ软件对实验数据进行
分析处理．
２ 结果与分析
２．１ 珍珠梅和榆叶梅茎直径日变化
图２ 珍珠梅和榆叶梅茎直径日变化
Ｆｉｇ．２ Ｄａｉｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ Ｓ．ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａ
ａｎｄ Ｐ．ｔｒｉｌｏｂａ
由图２可以看出，从早晨９：００开始，随着太阳
辐射的增强，珍珠梅和榆叶梅茎杆逐渐收缩，大约在
下午１４：００—１５：００达到最小值，之后，随着辐射强
度的减小，茎直径开始恢复或者膨胀，直至次日清晨
８：００—９：００出现高峰．虽然珍珠梅和榆叶梅茎直径
日变化表现出相同的变化趋势，但是收缩程度存在
明显的差异；珍珠梅直径中午比清 晨 收 缩 了
１１．０６％，而榆叶梅为６．６７％，珍珠梅比榆叶梅茎杆
收缩的幅度大．
２．２ 珍珠梅和榆叶梅木质部和韧皮部直径日变化
从早晨９：００开始，珍珠梅和榆叶梅木质部直径
·４８ · 天 津 师 范 大 学 学 报 （自然科学版） ２０１０年１０月
逐渐收缩，中午达到最小值，之后逐渐恢复或者膨
胀，次日清晨８：００－９：００出现高峰．可见木质部直
径日变化的趋势和其茎直径变化趋势相似（图３ａ）．
珍珠梅和榆叶梅韧皮部直径的变化平缓，且无一定
规律（图３ｂ）．对珍珠梅和榆叶梅木质部直径与茎直
径做相关分析，均达到极显著水平（ｒ分别为０．８８２ ６
（珍珠梅）和０．８６５ ２（榆叶梅））．因此可以推测，珍珠
梅和榆叶梅茎直径的变化主要是木质部直径变化引
起的．
图３ 珍珠梅和榆叶梅木质部（ａ）和韧皮部（ｂ）直径日变化
Ｆｉｇ．３ Ｄａｉｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｘｙｌｅｍ ａｎｄ ｐｈｌｏｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ Ｓ．ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａａｎｄ Ｐ．ｔｒｉｌｏｂａ
２．３ 珍珠梅和榆叶梅木质部直径日变化与含水量
的关系
如图４所示，珍珠梅和榆叶梅木质部含水量的
变化从早晨９：００开始下降，到下午１４：００—１６：００
的时候达到最小值，此后开始升高，直至第二天清晨
８：００－９：００的时候达到最大值，这和木质部直径变
化趋势是一致的．相关分析结果发现珍珠梅和榆叶
梅木质部含水量与其木质部直径极显著相关（ｒ分
别为０．９７９ １（珍珠梅）和０．９７０ ９（榆叶梅））．说明木
质部直径的变化是由木质部含水量的变化引起的．
图４ 珍珠梅和榆叶梅木质部含水量日变化
Ｆｉｇ．４ Ｄａｉｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｘｙｌｅｍ ｏｆ Ｓ．
ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａａｎｄ Ｐ．ｔｒｉｌｏｂａ
２．４ 珍珠梅和榆叶梅直径变化与叶水分亏缺的
关系
由图５可以看出，珍珠梅和榆叶梅叶水分亏缺
从早晨９：００开始增加，下午１４：００－１６：００达到最
大值，然后逐渐降低，直至次日清晨８：００－９：００达
到最小值，这与珍珠梅和榆叶梅茎直径的日变化呈
现相反的变化趋势．相关分析结果表明，珍珠梅和榆
叶梅叶片水分亏缺和茎直径变化呈现极显著负相关
（ｒ＝－０．９１５ ３（珍珠梅），ｒ＝－０．９２２ ６（榆叶梅））．
这说明叶水分亏缺与珍珠梅和榆叶梅茎直径的变化
密切相关．
图５ 珍珠梅和榆叶梅叶水分亏缺日变化
Ｆｉｇ．５ Ｄａｉｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｅａｆ ｗａｔｅｒ ｄｅｆｉｃｉｔ ｏｆ Ｓ．ｓｏｒｂｉｆｏ－
ｌｉａａｎｄ Ｐ．ｔｒｉｌｏｂａ
２．５ ２种梅茎直径日变化和水分代谢的关系
珍珠梅和榆叶梅蒸腾速率均呈现双峰曲线的趋
势，从上午８：００随着光照强度的上升，蒸腾速率逐
渐上升，植物组织失水增加，水分亏缺加重（图５），
第３０卷 第４期 刘志宏，等：珍珠梅和榆叶梅茎直径微变化及其原因 ·４９ ·
植物茎直径开始收缩变小；到中午，虽然光照强度更
高，气温更高，湿度更低，但由于水分严重亏缺（图
５），导致气孔关闭，蒸腾速率呈现低谷；午后，辐射强
度降低，气温降低以及湿度增加，蒸腾速率逐渐减
小，植株耗水量小，水分亏缺缓解，植物组织充水，茎
直径膨胀增大（图１，图６）．因此，珍珠梅和榆叶梅茎
直径日变化与体内水分代谢有关系．
图６ 珍珠梅和榆叶梅蒸腾速率日进程
Ｆｉｇ．６ Ｄａｉｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓ．ｓｏｒｂｉｆｏｌｉａ
ａｎｄ Ｐ．ｔｒｉｌｏｂａ
３ 讨论
在晴好的天气，珍珠梅和榆叶梅茎直径均呈现
白天收缩，傍晚和夜间复原或膨胀的趋势，这与其他
植物种的研究结果是一致的［１１－１４］．在清晨，随着太
阳辐射的增强，蒸腾作用加强，珍珠梅和榆叶梅茎直
径收缩变小．午后辐射强度和空气饱和差开始减小，
蒸腾速率也逐渐减小，珍珠梅和榆叶梅茎直径开始
复原或者膨胀，直至第二天清晨恢复到最大．
关于茎直径白天收缩的原因，有人认为是木质
部和韧皮部共同作用的结果，有人认为是由于木质
部收缩而致，有人认为是韧皮部的原因［８－１０］．本研
究发现珍珠梅和榆叶梅木质部直径日变化的趋势和
其茎直径变化趋势是相似的，而韧皮部直径在１ｄ
之内基本上无变化．因此可以推测出，木质部直径变
化是茎直径日变化的主要原因，而韧皮部直径变化
所起的作用很小．
关于木质部直径变化的原因，本研究认为：在白
天，随着辐射强度的增大和气温的升高，植物的蒸腾
作用加强，耗水量增加，从而导致叶片水分亏缺；严
重的水分亏缺导致蒸腾拉力的增大，茎流向叶的水
分增多，由根系进入茎的水量不能满足需求，因而导
致植物茎失水大于吸水，茎直径收缩；而到了傍晚或
者夜间，随着辐射强度的减小和气温的降低，植物蒸
腾作用减弱，叶片水分开始增加，经由根系进入茎的
水分多于从茎流向叶的水分，茎直径膨胀．因此，珍
珠梅和榆叶梅茎直径变化是由植物水分正负平衡引
起的．珍珠梅较榆叶梅茎直径收缩程度高，说明珍珠
梅对水分的敏感程度更高，对干旱环境较为敏感．
参考文献：
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（责任编校 纪翠荣）